美國(guó)藥典<1601>顏色-儀器測(cè)量

  觀察到的物體顏色（參見(jiàn)(631)color and Achromicity）取決于照明的光譜能量、物體的吸收特性以及觀察者在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的視覺(jué)靈敏度。同樣，任何廣泛適用的儀器方法都必須考慮這些因素。

  與少數(shù)人主觀觀察顏色相比，測(cè)量顏色的儀器方法提供了更多的客觀數(shù)據(jù)。通過(guò)充分的維護(hù)和校準(zhǔn)，儀器方法可以提供不隨時(shí)間漂移的顏色和色差的精確測(cè)量結(jié)果。任何儀器測(cè)量顏色的基礎(chǔ)都是人眼通過(guò)三個(gè)“受體”檢測(cè)顏色，因此，所有的顏色都可以分解為三種輻射刺激的混合物，這些輻射刺激被適當(dāng)?shù)剡x擇來(lái)激發(fā)眼睛中的三種受體。雖然沒(méi)有一組真實(shí)光源可以用于匹配所有顏色（即，對(duì)于所選的任何三種燈光，某些顏色需要一種或多種燈光的負(fù)數(shù)），但已經(jīng)定義了三種任意刺激，通過(guò)它們可以定義所有真實(shí)顏色。通過(guò)對(duì)具有正常色覺(jué)的人類受試者進(jìn)行廣泛的顏色匹配實(shí)驗(yàn)，測(cè)量了每個(gè)可見(jiàn)波長(zhǎng)（400 nm至700 nm）的分布系數(shù)，給出了該波長(zhǎng)的光對(duì)每個(gè)受體的相對(duì)刺激量。這些分布系數(shù)x、y、z如下所示。類似地，對(duì)于任何顏色，眼睛中每個(gè)受體的刺激量由該顏色的一組三刺激值（X、Y和Z）定義。

   分布系數(shù)（見(jiàn)附圖）和三刺激值之間的關(guān)系在方程式中給出

其中是光源的光譜功率，f_λ是材料的光譜反射率（r_λ）或光譜透射率（t_λ）

     一旦確定了顏色的三刺激值，就可以使用它們來(lái)計(jì)算被稱為視覺(jué)均勻顏色空間的理想三維顏色空間中的顏色坐標(biāo)。為了定義這樣一個(gè)空間，人們開(kāi)發(fā)了許多顏色方程組。本章給出的方程式代表了計(jì)算簡(jiǎn)單性和符合理想性之間的折衷。

     視覺(jué)上均勻的顏色空間中的顏色坐標(biāo)可用于計(jì)算顏色與所選參考點(diǎn)的偏差。當(dāng)儀器方法被用來(lái)確定一個(gè)測(cè)試的結(jié)果，要求測(cè)試制劑與標(biāo)準(zhǔn)或匹配流體的顏色比較時(shí)，要比較的參數(shù)是在空白均勻的顏色空間中，在空白的顏色和測(cè)試樣品或標(biāo)準(zhǔn)的顏色之間的差異。

步驟

  在紫外-可見(jiàn)光譜法下討論的注意事項(xiàng)也適用于儀器顏色測(cè)量。在分光光度法中，在整個(gè)可見(jiàn)光譜的離散波長(zhǎng)處獲得反射率或透射率值，使用10 nm或更小的帶寬。然后，這些值通過(guò)使用加權(quán)因子來(lái)計(jì)算三刺激值。¹在比色法中，通過(guò)使用過(guò)濾器進(jìn)行稱重。

      在不透明固體光譜反射率的測(cè)量中，觀察角度與照明角度的分離方式應(yīng)確保只有從試樣漫反射的光線才能進(jìn)入接收器。鏡面反射和雜散光除外。

  對(duì)于透明液體光譜透射率的測(cè)量，試樣從法線的5度范圍內(nèi)照射到其表面，測(cè)量的透射能量限制在法線的5度范圍內(nèi)。溶液的顏色隨測(cè)量層的厚度而變化。除非特殊考慮另有規(guī)定，否則應(yīng)使用1 cm厚的層。

      此處描述的方法不適用于朦朧液體或半透明固體

校準(zhǔn)

  出于校準(zhǔn)目的，可根據(jù)儀器幾何結(jié)構(gòu)的要求使用以下標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之一。對(duì)于透射率測(cè)量，可將純化水用作白色標(biāo)準(zhǔn)，并標(biāo)明所有波長(zhǎng)的透射率為1.000。然后CIE源C的三刺激值X、Y和Z分別為98.0、100.0和118.1。對(duì)于反射率測(cè)量，可以使用不透明瓷板，其校準(zhǔn)基礎(chǔ)是較好的漫反射器，并且其反射特性已根據(jù)適當(dāng)?shù)膬x器幾何形狀確定。² 如果樣品呈現(xiàn)的幾何形狀排除使用此類瓷板，壓制硫酸鋇 ，白色反射率標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，可使用。³

  使用上述材料校準(zhǔn)后，盡可能接近樣品顏色測(cè)量參考材料是可取的。如果被測(cè)材料的樣品不適合用作長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)，則可使用色片⁴，色片以小增量橫跨整個(gè)視覺(jué)均勻的顏色空間。鼓勵(lì)使用此類參考標(biāo)準(zhǔn)作為監(jiān)測(cè)儀器性能的手段，即使用于絕對(duì)顏色測(cè)定。

分光光度法

   以10 nm的間隔測(cè)定380至770 nm的反射率或透射率。將結(jié)果表示為百分比，最大值為100.0。計(jì)算三刺激值X、Y和Z，如下所示。

反射材料：

其中是材料的光譜反射率，x_λP_λ、y_λP_λ和z_λP_λ是與每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)源相關(guān)的已知值，1,2和Δ_λ以nm表示

透明材料

對(duì)于透射材料，X、Y和Z的量如上所述計(jì)算，用t_λ（光譜透射率）代替r_λ

比色法

 操作合適的色度計(jì)⁵，以獲得與三刺激值X、Y和Z相等的值，通過(guò)測(cè)定強(qiáng)飽和顏色斑塊的三刺激值，并將這些值與分光光度計(jì)上光譜測(cè)量計(jì)算的值進(jìn)行比較，可以指示從濾光片色度計(jì)獲得的結(jié)果與三刺激值匹配的精度。

注釋

Color Coordinates顏色坐標(biāo)

顏色坐標(biāo)L*、a*和b*由以下公式定義：

  其中X₀、Y₀和Z₀是名義上白色或無(wú)色標(biāo)準(zhǔn)的三刺激值，Y/Y₀>0.01。通常它們等于標(biāo)準(zhǔn)光源的三刺激值，Y0設(shè)置為100.0。在這種情況下，X₀=98.0和Z₀=118.1。

Color Difference 色差

總色差ΔE* 是

式中，ΔL*、Δa*和Δb*是被比較樣本顏色坐標(biāo)的差異。

 工具變量可以影響結(jié)果。雖然可以在同時(shí)測(cè)量的類似顏色之間進(jìn)行可靠的比較，但在不同儀器或不同操作條件下獲得的結(jié)果應(yīng)謹(jǐn)慎進(jìn)行比較。如果有必要比較從不同儀器獲得的數(shù)據(jù)或在不同時(shí)間獲取的數(shù)據(jù)等，在標(biāo)準(zhǔn)參考材料（如不透明材料的色片）上獲得伴隨數(shù)據(jù)非常有用。對(duì)比參考材料上的讀數(shù)有助于識(shí)別儀器性能引起的變化。

1 Typical weighting factors are given by ASTM Z58.7.1-1951 as reported in the Journal of the Optical Society of America, Vol. 41, 1951, pages 431-439。

2 Suitable items are available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc., 11491 Sunset Hills

Road, Reston, VA 22090.

3 Suitable material is available from Eastman Kodak Company, Rochester, NY 14650, as “White Reflectance Standard.”

4 Centroid Color Charts may be obtained from suppliers of instruments for measurement of color.

5 A suitable tristimulus colorimeter is available from BYK-Gardner USA, 2431 Linden Lane, Silver Spring, MD 20910, or from Hunter Associates Laboratory, Inc.,11491 Sunset Hill